CN113096952B - 一种钕铁硼磁材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及钕铁硼磁材技术领域，具体涉及一种钕铁硼磁材的制备方法，包括熔融甩带、氢破研磨、压制成型、生磁制片、稀土制浆、涂覆浆料和扩散烧结的制备步骤，其能有效促使镝、铽等重稀土元素在结晶相中的扩散，同时抑制其向主相晶粒中的扩散，提高镝、铽等重稀土元素的有效利用率，大幅提高钕铁硼磁材的矫顽力。

Description

一种钕铁硼磁材的制备方法
技术领域
本申请涉及钕铁硼磁材技术领域，更具体地说，它涉及一种钕铁硼磁材的制备方法。
背景技术
钕铁硼磁材是镨钕金属、硼铁等组成的合金，又称磁钢。钕铁硼永磁材料由于其优异的磁性能被广泛应用于风力发电、新能源汽车、磁浮列车等新兴技术领域。
铽、镝等重稀土元素的添加可显著提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力，因此铽、镝等重稀土元素是高性能钕铁硼磁体的生产制造中不可缺少的重要组分元素。但铽、镝等重稀土是稀有的不可再生资源，在坚持可持续发展以及坚持科学技术进步的同时，如何有效提高铽、镝等重稀土元素的有效利用率成为众多学者关注的重要课题，即在保持剩磁的不变条件下，使用尽可能少的铽、镝或的尽可能高的矫顽力。
目前，为了在减少铽、镝等重稀土的使用量的基础上获得高性能烧结钕铁硼磁体，通常采用双合金技术、细晶技术或晶界扩散技术中的一种。其中，晶界扩散技术是通过浸蘸、喷涂等方式，在磁体表面涂覆一层铽、镝元素扩散源，铽、镝元素通过晶界相向磁体内部扩散，与晶界中的富钕相的Nd发生置换，在主相晶粒周围形成(Dy/Tb)2Fe14B，提高晶界处的各项异性，到达提高矫顽力的目的，矫顽力提升可高达4-12kOe。
然而，在晶界扩散时，由于主相晶粒与晶界相的微观组织结构的影响，一部分镝、铽并没有沿晶界相向磁体内部继续扩散，反而进入到主相晶粒中，与主相晶粒中Nd进行置换，降低了主相晶粒的饱和磁化强度，导致磁体剩磁降低，晶界处发生置换反应形成的(Dy/Tb)2Fe14B相对减少，抑制了磁体的矫顽力的提升。
发明内容
为了改善镝、铽等重稀土元素对钕铁硼磁材的矫顽力的提升效果，本申请提供一种钕铁硼磁材的制备方法，有效促使镝、铽等重稀土元素在结晶相中的扩散，同时抑制其向主相晶粒中的扩散，提高镝、铽等重稀土元素的有效利用率，大幅提高钕铁硼磁材的矫顽力。
第一方面，本申请提供一种钕铁硼磁材的制备方法，采用如下的技术方案：
一种钕铁硼磁材的制备方法，包括以下步骤：
①、熔融甩带：称取设定重量的镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉投入熔炉中进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片投入氢破炉中进行氢破碎处理，得到的氢碎粉经气流磨处理后，得到磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛下放入成型模具中压制得到生坯，将所述生坯置于等静压压机中进一步压制制得生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为1-20mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：将重稀土金属粉与肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，所述重稀土金属粉占所述混合浆料的2-5wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为所述薄片磁体的1-2wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件于氮气气氛中升温至800-900℃保温2-3h，再升温至1100-1300℃烧结2-6h，随后降温至300-400℃时效处理5-8h，得到钕铁硼磁材。
通过采用上述技术方案，本申请将重稀土配制成混合浆料涂覆在薄片磁体的表层，再利用设定的扩散烧结方式，800-900℃时毛坯件中的薄片磁体部分先进行初步烧结；待升温至1100-1300℃时，包覆在薄片磁体的表层的重稀土熔融，导向沿晶界相磁体内扩散，相对于将原料一同进行熔融甩带的操作，其能有效减少重稀土进入主相晶粒中与其中的钕进行置换，同时促使重稀土在晶界处发生置换反应形成Tb2Fe14B、Dy2Fe14B等晶相包覆在主相晶粒的周围，有效减小钕铁硼磁材剩磁的降低，获得高矫顽力的钕铁硼磁材。
其中，本申请中混合浆料直接涂覆在由生磁体制成的薄片磁体的表层，再通过一步烧结实现重稀土的扩散，不但能避免薄片磁体反复烧结而影响其磁性能，同时能有效提高钕铁硼磁材的制备效率，降低钕铁硼磁体的制备能耗。
此外，本申请的重稀土采用肼-乙醇进行制浆，肼（N2H4）又称联氨，其作为强还原剂能在一定程度上减少重稀土发生氧化，在后续扩散烧结时，其还能起到助燃作用，同时在一定程度上吸收镨钕氧化物粉烧结产生的氧气，增加毛坯件的烧结效果，进一步提高钕铁硼磁材的矫顽力。
优选的，在所述熔融甩带的步骤中，所述镨钕粉、所述硼铁粉和所述铁粉的粒度为1-6μm，所述辅助金属粉的粒度为8-12μm。
通过采用上述技术方案，镨钕粉、硼铁粉和铁粉填充在辅助金属粉的间隙中，形成有序的晶界扩散通道，重稀土先往粒度大的辅助金属粉中扩散，与晶界中的富钕相的钕发生置换，在主相晶粒周围形成Tb2Fe14B、Dy2Fe14B等晶相，提高钕铁硼磁材的矫顽力。
优选的，在所述熔融甩带的步骤中，所述熔炉内抽真空至真空度≤0.5Pa时进行熔炼。
通过采用上述技术方案，真空度过高，原料中脱气不完全，将真空度设置在≤0.5Pa能保证原料脱气效果较佳，同时能加快原料的熔融，由此获得高矫顽力的钕铁硼磁材。
优选的，在所述压制成型的步骤中，所述生磁体的密度为3.6-4.0g/cm3。
通过采用上述技术方案，生磁体的密度会影响其内部密实度，若密度过大，重稀土难以扩散至生磁体的中部；若密度过小，重稀土与富钕相中钕的置换效果则会受到影响，本申请将生磁体密度设置在3.6-4.0g/cm3，能够保证重稀土良好的扩散效果，有效提高钕铁硼磁体的矫顽力。
优选的，在所述稀土制浆的步骤中，所述肼-乙醇溶液中肼的浓度为3-5wt%。
通过采用上述技术方案，肼是易爆液体，若肼浓度过高，其对毛坯件助燃时过度容易升温过快，影响毛坯件的烧结效果；若肼浓度过低，其对毛坯件的助燃效果相对较小；因此，本申请将肼的浓度限定在3-5wt%，由此能制得矫顽力更为优异的钕铁硼磁材。
优选的，所述钕铁硼磁材包括以下分数的组分：镨钕15-20wt%、硼0.92-1wt%、重稀土2-6wt%、辅助金属19-32.9wt%，余量为Fe和不可除去的杂质；所述辅助金属包括占所述钕铁硼磁材15-20wt%的铈。
通过采用上述技术方案，由于铈的价格要远比钕和镨低很多，且铈能够与铁和硼形成Ce2Fe14B，其可以替代镨钕等元素，且钕铁硼磁材中铈的含量为15～20%，从而降低了钕铁硼材料生产的成本。
优选的，所述重稀土包括铽、钬、镝中的一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，铽、钬、镝均具有良好的延展性，其在本申请中可显著提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力，因此将其作为进一步优选。
优选的，所述重稀土包括占所述钕铁硼磁材1-2wt%的铽和占所述钕铁硼磁材1-4wt%的钬。
通过采用上述技术方案，钬的含量为1-4wt%，其一方面有利于抑制磁体中α-Fe的形成，使钕铁硼磁材的主相晶粒能够在一定程度上细化，尺寸分布更为均匀，削弱了添加铈所造成的钕铁硼磁材内禀矫顽力和最大磁能积下降的问题；另一方面能与铽协同作用，促使钕铁硼磁材的矫顽力有效提高。
优选的，根据上述的制备方法，其特征在于：所述辅助金属还包括镧、钴、铜、铝、镓、锆中的一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，镧的添加能在降低钕的使用量，或者在不改变钕添加量的同时能获得磁性能更为优异的磁材；在磁体中加入元素钴能提高钕铁硼磁体的居里温度；低熔点的铜、铝和镓在晶间能与富稀土相反应形成新相，通过改善对主相的浸润性和增加磁隔离来提高钕铁硼材料的矫顽力；锆能促使晶间上形成非磁性粒子，通过抑制晶粒长大来提高钕铁硼材料的矫顽力；上述元素均能对钕铁硼磁材的磁性加以调整。
优选的，所述钕铁硼磁材由以下分数的组分组成：镨钕15-20wt%、硼0.92-1wt%、铽1-2wt%、钬1-4wt%、铈15-20wt%、镧1-8wt%、钴1-2wt%、铜0.1-0.2wt%、铝0.2-1.2wt%、镓1-1.3wt%、锆0.1-0.2wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。
通过采用上述技术方案，经大量试验验证，本申请制得如上述组分配比的钕铁硼磁材具有优异的矫顽力，同时因铈和镧的添加使得镨钕的添加量降低，进而降低了钕铁硼磁材的制备成本，便于被推广使用。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
原料和/或中间体的制备例
镨钕粉（PrNd）：购自北京兴荣源科技有限公司，由镨粉和钕粉混合而成，镨粉和钕粉的纯度均为99.99%，镨占镨钕粉总量的15.5wt%，其粒度可根据需要加以调整，本实施例具体以1-6μm和8-12μm两档粒度为例进行说明。
硼铁粉：购自河北益瑞合金焊接材料有限公司，低碳硼铁粉（C≤0.1%），硼含量为20%，其粒度可以根据需要加以调整，本实施例同样以1-6μm和6-12μm两档粒度为例进行说明。
铁粉：购自石家庄华朗矿产品贸易有限公司，磁铁粉，铁含量为99.9%，其粒度可以根据需要加以调整，本实施例同样以1-6μm和8-12μm两档粒度为例进行说明。
辅助金属粉：本申请中的“辅助金属粉”指的是除了镨钕、硼、铁和重稀土金属之外可以用于改善钕铁硼磁材的磁性能的金属粉末，可以为铈、镧、钴、铜、铝、镓、锆、钛、锌等。本实施例具体以铈以及镧、钴、铜、铝、镓和锆中的一种或多种的混合物进行说明，其相应的金属粉可以由网上购物平台购得，保证各金属的含量≥99.9%，其粒度可以根据需要加以调整，本实施例具体以1-6μm和8-12μm两档粒度为例进行说明。
重稀土金属粉：本申请中的“重稀土金属粉”以钆为界，具体为钆及钆以后的元素，包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等元素。本实施例具体以铽、镝、钬为例进行说明，其相应的金属粉可以同样可以由网上购物平台购得，保证各金属的含量≥99.9%，其粒度可以根据需要加以调整，本实施例具体以1-6μm为例进行说明。
肼（联氨）：购自济南浩铄化工有限公司，水合联氨，肼含量为80%。
肼-乙醇溶液：用水合联氨与无水乙醇配制而成，本实施例中具体以肼浓度为2wt%、3wt%、4wt%、5wt%和6wt%的肼-乙醇溶液为例进行说明。
实施例
实施例1
一种钕铁硼磁材，由以下分数的组分组成：镨钕15wt%、硼0.92wt%、铽1.2wt%、钬2wt%、铈18wt%、镧4wt%、钴1wt%、铜0.1wt%、铝0.8wt%、镓1wt%、锆0.1wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。
上述钕铁硼磁材的制备方法，包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉（铈、镧、钴、铜、铝、镓和锆）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为1-6μm，辅助金属粉的粒度均为8-12μm，熔炉内抽真空至真空度为5Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及6T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.0g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为3.6g/cm3的生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为2mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的重稀土金属粉（铽和钬），将重稀土金属粉与肼浓度为3%的肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，重稀土金属粉占混合浆料的2wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为薄片磁体的1wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件装入石墨盒中，将毛坯件随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至800℃保温2h，再以5℃/min升温至1100℃烧结2h，随后以80℃/min风冷至300℃时效处理8h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
实施例2
一种钕铁硼磁材，由以下分数的组分组成：镨钕20wt%、硼1wt%、铽2wt%、镝4wt%、铈15wt%、镧1wt%、铜0.15wt%、铝0.2wt%、镓1.3wt%、锆0.2wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。
上述钕铁硼磁材的制备方法，包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉（铈、镧、铜、铝、镓和锆）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为8-12μm，辅助金属粉的粒度均为8-12μm，熔炉内抽真空至真空度为3Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及7T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.4g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为4.0g/cm3的生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为20mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的重稀土金属粉（铽和镝），将重稀土金属粉与肼浓度为5%的肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，重稀土金属粉占混合浆料的3wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为薄片磁体的2wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件装入石墨盒中，将毛坯件随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至900℃保温2h，再以5℃/min升温至1300℃烧结2h，随后以80℃/min风冷至400℃时效处理5h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
实施例3
一种钕铁硼磁材，由以下分数的组分组成：镨钕18wt%、硼0.95wt%、铽6wt%、铈20wt%、铜0.15wt%、铝1.2wt%、镓1wt%、锆0.15wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。
上述钕铁硼磁材的制备方法，包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉（铈、铜、铝、镓和锆）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为8-12μm，辅助金属粉的粒度均为1-6μm，熔炉内抽真空至真空度为0.5Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及6T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.2g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为3.8g/cm3的生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为1mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的重稀土金属粉（铽），将重稀土金属粉与肼浓度为4%的肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，重稀土金属粉占混合浆料的4wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为薄片磁体的1.5wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件装入石墨盒中，将毛坯件随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至850℃保温2.5h，再以5℃/min升温至1200℃烧结4h，随后以80℃/min风冷至350℃时效处理6.5h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
对比例
对比例1
本对比例在实施例1的钕铁硼磁材的组分配比下，对钕铁硼磁材的制备方法加以调整，具体包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的镨钕粉、硼铁粉、铁粉、辅助金属粉（铈、镧、钴、铜、铝、镓和锆）和重稀土金属粉（铽和钬）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为1-6μm，辅助金属粉的粒度均为8-12μm，熔炉内抽真空至真空度为5Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及6T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.0g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为3.6g/cm3的生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为2mm的薄片磁体；
⑤、扩散烧结：将④制得的薄片磁体装入石墨盒中，将薄片磁体随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至800℃保温2h，再以5℃/min升温至1100℃烧结2h，随后以80℃/min风冷至300℃时效处理8h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
对比例2
本对比例在实施例2的钕铁硼磁材的组分配比下，对钕铁硼磁材的制备方法加以调整，具体包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉（铈、镧、铜、铝、镓和锆）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为8-12μm，辅助金属粉的粒度均为8-12μm，熔炉内抽真空至真空度为3Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及7T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.4g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为4.0g/cm3的生磁体；
④、初烧结：将③制得的生磁体装入石墨盒中，将生磁体随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至900℃烧结2h，以80℃/min风冷至室温，得到烧结磁块；
⑤、磁块制片：将④制得的烧结磁块加工成厚度为20mm的薄片磁体；
⑥、稀土制浆：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的重稀土金属粉（铽和镝），将重稀土金属粉与肼浓度为5%的肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，重稀土金属粉占混合浆料的3wt%；
⑦、涂覆浆料：将⑥制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为薄片磁体的2wt%，得到毛坯件；
⑧、终烧结：将⑦制得的毛坯件装入石墨盒中，将毛坯件随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以5℃/min升温至1300℃烧结2h，随后以80℃/min风冷至400℃时效处理5h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
对比例3
本对比例在实施例3的钕铁硼磁材的组分配比下，对钕铁硼磁材的制备方法加以调整，具体包括以下步骤：
①、熔融甩带：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉（铈、铜、铝、镓和锆）投入熔炉中，其中钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度均为8-12μm，辅助金属粉的粒度均为1-6μm，熔炉内抽真空至真空度为0.5Pa时进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片收集，投入氢破炉中，将氢破炉抽真空至真空度为1Pa，在室温下通入氢气，保持压力在2×105 Pa，氢破处理5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气之后将氢破炉升温至500℃保温6h，当压强为10Pa时脱氢结束，收集氢碎粉加入到气流磨装置中处理，得到粒径为3.2-3.4μm的磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛以及6T的脉冲磁场下放入成型模具中压制得到密度为3.2g/cm3的生坯，将生坯置于等静压压机中，在280MPa油压下进一步压制制得密度为3.8g/cm3的生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为1mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：根据上述钕铁硼磁材的各组分含量，称取相应质量的重稀土金属粉（铽），将重稀土金属粉与无水乙醇溶液混合，形成混合浆料，重稀土金属粉占混合浆料的4wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为薄片磁体的1.5wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件装入石墨盒中，将毛坯件随同石墨盒一同放入真空烧结炉中，于氮气气氛中以2℃/min升温至850℃保温2.5h，再以5℃/min升温至1200℃烧结4h，随后以80℃/min风冷至350℃时效处理6.5h，再以80℃/min风冷至室温，得到钕铁硼磁材。
性能检测试验
将实施例1-3以及对比例1-3制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表一。
表一实施例1-3以及对比例1-3的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
参见表一，结合实施例1和对比例1的检测结果可得，本申请将重稀土配制成混合浆料涂覆在薄片磁体的表层，再利用设定的扩散烧结方式，相对于将原料一同进行熔融甩带的操作，能有效减小钕铁硼磁材剩磁的降低，获得高矫顽力的钕铁硼磁材。
结合实施例2和对比例2的检测结果可得，本申请中混合浆料直接涂覆在由生磁体制成的薄片磁体的表层，再通过一步烧结实现重稀土的扩散，不但能避免薄片磁体反复烧结而影响其磁性能，同时能有效提高钕铁硼磁材的制备效率，降低钕铁硼磁体的制备能耗。
结合实施例3和对比例3的检测结果可得，本申请的重稀土采用肼-乙醇进行制浆，其能在一定程度上减少重稀土发生氧化，在后续扩散烧结时，其还能起到助燃作用，同时在一定程度上吸收镨钕氧化物粉烧结产生的氧气，增加毛坯件的烧结效果，进一步提高钕铁硼磁材的矫顽力。
为进一步研究各组分及制备参数对钕铁硼磁材性能的影响，本申请以实施例1的制备方法为基础，进一步展开如下实施例验证。
实施例4-5
实施例4-5在实施例1的方法基础上，对原料粒度进行调整。其中，实施例4中镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉的粒度均为8-12μm；实施例5中镨钕粉的粒度为1-6μm，硼铁粉、铁粉和辅助金属粉的粒度均为8-12μm。
将实施例4-5制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表二。
表二实施例1以及实施例4-5的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
参见表二，本申请设置“镨钕粉、硼铁粉和铁粉的粒度为1-6μm，辅助金属粉的粒度为8-12μm”时，镨钕粉、硼铁粉和铁粉填充在辅助金属粉的间隙中，能形成有序的晶界扩散通道，重稀土先往粒度大的辅助金属粉中扩散，与晶界中的富钕相的钕发生置换，在主相晶粒周围形成Tb2Fe14B、Dy2Fe14B等晶相，进而能进一步提高钕铁硼磁材的矫顽力，因此将其作为进一步优选。
实施例6-7
实施例6-7在实施例1的方法基础上，对熔融甩带步骤中的熔炉内真空度进行调整。其中，实施例6中熔炉内的真空度为0.5Pa；实施例7中熔炉内的真空度为0.3Pa。
将实施例6-7制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表三。
表三实施例1以及实施例6-7的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
参见表三，由于真空度过高，原料中脱气不完全，本申请将真空度设置在≤0.5Pa能保证原料脱气效果较佳，同时能加快原料的熔融，获得高矫顽力的钕铁硼磁材。其中，真空度越低，制备钕铁硼磁材的能耗越高，结合实施例6和实施例7的检测结果，两者的磁性能相差较小，因此本申请将实施例6作为优选实施例。
实施例8-11
实施例8-11在实施例6的方法基础上，对生磁体的密度加以调整。其中，实施例8中生磁体的密度为3.0g/cm3；实施例9中生磁体的密度为3.8g/cm3；实施例10中生磁体的密度为4.0g/cm3；实施例11中生磁体的密度为4.2g/cm3。
将实施例8-11制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表四。
表四实施例6以及实施例8-11的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE008
参见表四，可以得到，生磁体的密度会影响其内部密实度，若密度过大，重稀土难以扩散至生磁体的中部；若密度过小，重稀土与富钕相中钕的置换效果则会受到影响，本申请将生磁体密度设置在3.6-4.0g/cm3，能够保证重稀土良好的扩散效果，有效提高钕铁硼磁体的矫顽力。
实施例12-15
实施例12-15在实施例6的方法基础上，对肼-乙醇溶液中肼的浓度进行调整。其中，实施例12中肼浓度为2wt%；实施例13中肼浓度为4wt%；实施例14中肼浓度为5wt%；实施例15中肼浓度为6wt%。
将实施例12-15制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表五。
表五实施例6以及实施例12-15的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE010
参见表五，可以得到，本申请将肼的浓度限定在3-5wt%，能制得矫顽力更为优异的钕铁硼磁材。
实施例16-18
实施例16-18在实施例6的方法基础上，调整钕铁硼磁材的组分配比，其调整情况参见下表六。
表六实施例6以及实施例16-18的组分表
Figure DEST_PATH_IMAGE012
将实施例16-18制得的钕铁硼磁材根据GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法对钕铁硼磁材进行磁性性能检测，检测结果参见下表七。
表七实施例6以及实施例16-18的钕铁硼磁材的磁性检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE014
参见表七，可以得到，本申请的钕铁硼磁材设置为“由以下分数的组分组成：镨钕15-20wt%、硼0.92-1wt%、铽1-2wt%、钬1-4wt%、铈15-20wt%、镧1-8wt%、钴1-2wt%、铜0.1-0.2wt%、铝0.2-1.2wt%、镓1-1.3wt%、锆0.1-0.2wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。”时，该钕铁硼磁材具有优异的矫顽力，因此将其作为进一步的优选。此外，本申请因铈和镧的添加使得镨钕的添加量得以降低，进而降低了钕铁硼磁材的制备成本，便于被推广使用。
实施例19
本实施例在实施例6的方法基础上，调整铽元素的含量为3.2wt%且不含有钬元素。其制得的钕铁硼磁材的剩磁为14.0KGs、矫顽力为26.3KOe、最大磁能积为46.2MGOe。由此可见，本申请同时使用设定量的铽和钬，能促使钕铁硼磁材的矫顽力有效提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种钕铁硼磁材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、熔融甩带：称取设定重量的镨钕粉、硼铁粉、铁粉和辅助金属粉投入熔炉中进行熔炼，得到的熔融液浇筑于水冷辊上进行甩带，得到甩带片；
②、氢破研磨：将①制得的甩带片投入氢破炉中进行氢破碎处理，得到的氢碎粉经气流磨处理后，得到磁粉；
③、压制成型：将②制得的磁粉于氮气气氛下放入成型模具中压制得到生坯，将所述生坯置于等静压压机中进一步压制制得生磁体；
④、生磁制片：将③制得的生磁体加工成厚度为1-20mm的薄片磁体；
⑤、稀土制浆：将重稀土金属粉与肼-乙醇溶液混合，形成混合浆料，所述重稀土金属粉占所述混合浆料的2-5wt%；
⑥、涂覆浆料：将⑤制得的混合浆料涂覆在④制得的薄片磁体的表层，涂覆量为所述薄片磁体的1-2wt%，得到毛坯件；
⑦、扩散烧结：将⑥制得的毛坯件于氮气气氛中升温至800-900℃保温2-3h，再升温至1100-1300℃烧结2-6h，随后降温至300-400℃时效处理5-8h，得到钕铁硼磁材；
所述钕铁硼磁材包括以下分数的组分：镨钕15-20wt%、硼0.92-1wt%、重稀土2-6wt%、辅助金属19-32.9wt%，余量为Fe和不可除去的杂质；所述辅助金属包括占所述钕铁硼磁材15-20wt%的铈。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述熔融甩带的步骤中，所述镨钕粉、所述硼铁粉和所述铁粉的粒度为1-6μm，所述辅助金属粉的粒度为8-12μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述熔融甩带的步骤中，所述熔炉内抽真空至真空度≤0.5Pa时进行熔炼。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述压制成型的步骤中，所述生磁体的密度为3.6-4.0g/cm3。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在所述稀土制浆的步骤中，所述肼-乙醇溶液中肼的浓度为3-5wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述重稀土包括铽、钬、镝中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述重稀土包括占所述钕铁硼磁材1-2wt%的铽和占所述钕铁硼磁材1-4wt%的钬。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述辅助金属还包括镧、钴、铜、铝、镓、锆中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钕铁硼磁材由以下分数的组分组成：镨钕15-20wt%、硼0.92-1wt%、铽1-2wt%、钬1-4wt%、铈15-20wt%、镧1-8wt%、钴1-2wt%、铜0.1-0.2wt%、铝0.2-1.2wt%、镓1-1.3wt%、锆0.1-0.2wt%，余量为Fe和不可除去的杂质。
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